지구에서 73광년…슈퍼지구와 미니 해왕성 발견(사진=NASA)
지구에서 약 73광년 떨어진 항성 주위에서 외계행성 세 개가 발견됐다. 이들 행성은 먼지와 가스가 뭉쳐 행성을 형성하는 모형에서 ‘잃어버린 고리’일 수 있어 학계의 관심이 집중되고 있다.
미국 매사추세츠공대(MIT) 등 국제 연구진이 미 항공우주국(NASA) 우주망원경 ‘테스’(TESS)를 사용해 적색왜성(M형 주계열성) ‘TOI-270’ 주위에서 슈퍼지구 1개와 미니 해왕성 2개를 발견했다고 세계적 학술지 네이처 자매지 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 최신호(29일자)에 발표했다.
지난 3월 화가자리에 있는 이 항성에서 가장 가까운 약 450만㎞(약 0.03AU) 떨어진 곳에서 발견된 슈퍼지구 ‘b 행성’(TOI-270 b)은 지름이 지구보다 약 1.2배 더 크다. 슈퍼지구는 지구보다 크지만 그 지름이 지구의 1.75배 이하이고 질량은 2~10배 정도인 암석형 행성을 말한다.
이 행성의 공전 주기는 3.4일로 항성과 바짝 붙어있어, 지구형 행성이지만 평균 온도가 약 254°C에 달해 생명체가 도저히 살 수 없는 곳으로 추정된다.
또 이 항성에서 750만㎞(약 0.05AU) 떨어진 첫 번째 미니 해왕성 ‘c 행성’(TOI-270 c)의 지름은 지구의 약 2.4배로 세 행성 중 가장 크다. 미니 해왕성은 지구 지름의 2~3.5배 사이의 행성으로 표면에 수소와 헬륨으로 된 기체를 지닌 가스형 행성이다. 이들은 해왕성이나 천왕성 같은 행성이지만, 기체가 적은 형태의 행성으로 추정된다. 공전 주기는 약 5.7일, 평균 온도는 약 150°C에 달한다.
두 번째 미니 해왕성 ‘d 행성’(TOI-270 d)은 모성에서 약 1100만㎞(약 0.07AU) 거리에 있으며 그 지름은 지구의 약 2.1배다. 공전 주기는 약 11.4일이며 평균 온도는 약 66°C다.
이에 대해 연구를 이끈 MIT 천체물리학자 막시밀리안 귄터 박사는 “항성 TOI-270은 곧 지구형 행성과 가스가 좀더 우세한 미니 해왕성 사이의 잃어버린 고리를 연구할 수 있게 해줄 것”이라면서 “왜냐하면 이 항성계에서는 이 모든 형태의 행성들이 같은 시스템(항성계)에서 형성됐기 때문”이라고 설명했다.
이는 태양계에 이들 행성처럼 지구와 해왕성 크기 사이에 속하는 행성이 없어 행성 행성의 비밀을 밝히는 데 도움이 된다는 얘기다.
따라서 연구진은 슈퍼지구와 두 미니 해왕성의 형성 경로가 같은지 아니면 다른지를 확인할 수 있기를 기대한다.
이런 세 행성이 발견된 항성 TOI-270의 이름은 지난해 4월 발사된 뒤 관측 임무를 수행하고 있는 TESS가 발견한 천체들 가운데 행성을 거느릴 가능성이 높은 관심 천체(OI·Object of Interest) 중 270번째(270)라는 뜻에서 이런 약칭이 붙었다.
또한 연구진은 이 항성계 안에 더 많은 행성들이 숨겨져 있을 가능성이 높다고 추정한다. 그중 일부 행성은 생명체 거주 가능 공간에 있을지도 모른다.
귄터 박사는 “TOI-270은 외계행성 과학을 위한 진정한 디즈니랜드이자 TESS가 발견한 가장 중요한 항성계 중 하나”라면서 “이는 하나가 아닌 여러 이유로 뛰어난 실험실로 정말 사람들이 좋아할 요소를 다 갖췄다”고 말했다.
연구진은 앞으로 TESS보다 적외선 분해능이 뛰어난 차세대 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 배치되면 TOI-270에 관한 더 자세한 관측 연구에 집중할 계획이다.
TESS(사진=NASA)
한편 TESS는 ‘천체면통과 외계행성 탐색 위성’(Transiting Exoplanet Survey Satellite)의 약자로 지난해 11월 퇴역한 케플러 우주망원경의 후임으로 그해 4월 발사됐다. TESS는 2년 동안 슈퍼지구를 포함해 1500개의 외계행성 후보 물질을 분류하는 임무를 수행한다.
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